سنسور تشدید سطح پلاسمون (Surface Plasmon Resonance - SPR Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور تشدید سطح پلاسمون (Surface Plasmon Resonance - SPR Sensor) :
سنسور تشدید سطح پلاسمون (SPR) یک ابزار نوری قدرتمند برای مطالعه برهم کنش های زیستی در زمان واقعی و بدون نیاز به نشاندار کردن (label-free) است. SPR به طور گسترده در تحقیقات زیستی، داروسازی، و تشخیص پزشکی برای اندازه گیری میل ترکیبی (affinity) و سینتیک اتصال بین مولکول ها (مانند آنتی بادی-آنتی ژن، پروتئین-DNA) استفاده می شود.
اصل کار: این پدیده در سطح یک فیلم نازک فلزی (معمولا طلا) در یک منشور رخ می دهد. هنگامی که نور پلاریزه شده از طریق منشور به سطح فلز در زاویه خاصی می تابد، با الکترون های رسانای سطح فلز جفت شده و باعث ایجاد یک پلاسمون سطحی (یک نوسان جمعی الکترون ها) می شود. این جفت شدگی منجر به جذب شدید نور و افت ناگهانی در شدت نور بازتابی در آن زاویه خاص (زاویه تشدید) می شود. زاویه تشدید به ضریب شکست محیط (بافر) در مجاورت سطح فلز بسیار حساس است.
در یک سنسور SPR، یک مولکول گیرنده (لیگاند، مانند آنتی بادی) روی سطح طلا تثبیت می شود. سپس یک محلول حاوی مولکول هدف (آنالیت، مانند آنتی ژن) روی سطح جاری می شود. اگر آنالیت به لیگاند متصل شود، جرم (و در نتیجه ضریب شکست) لایه نزدیک سطح افزایش می یابد. این افزایش ضریب شکست باعث جابجایی زاویه تشدید می شود. با پایش پیوسته این جابجایی زاویه در طول زمان، می توان فرآیند اتصال را در زمان واقعی دنبال کرده و اطلاعاتی در مورد نرخ اتصال (association rate,
\[ k_a \]) و نرخ جداشدن (dissociation rate,
\[ k_d \]) و همچنین غلظت آنالیت به دست آورد.
مزایا:
اندازه گیری در زمان واقعی و بدون نشاندار کردن.
حساسیت بالا به تغییرات ضریب شکست (و در نتیجه جرم).
قابلیت تعیین سینتیک برهم کنش و میل ترکیبی.
معایب: نیاز به تثبیت لیگاند روی سطح، حساسیت به دما، و هزینه بالای تجهیزات.
کاربردها: غربالگری داروها (کشف داروهای جدید با میل ترکیبی بالا)، تشخیص بیومارکرها (برای بیماری ها)، مطالعه برهم کنش پروتئین-پروتئین، و کنترل کیفیت در تولید داروهای بیولوژیک.
\[ \Delta \theta \propto \Delta n \propto \text{جرم متصل شده} \]